Im Rahmen des Projekts PhySiOS wurde durch eine Weiterentwicklung der physikbasierten Starrkörpersimulation eine vollständige digitale Auslegung von Ordnungsschikanen für Vibrationswendelförderer ermöglicht.
In der Produktionstechnik werden für das automatisierte Ordnen und Zuführen von Kleinteilen in über 80 % der Fälle Vibrationswendelförderer (VWF) mit Ordnungsschikanen eingesetzt. Durch die Oszillation des VWF werden die Werkstücke in eine gerichtete Förderbewegung versetzt. Mittels Wirkflächen wird dann der Ordnungsprozess in den Schikanen erzwungen. Aufgrund des komplexen, nichtlinearen Werkstückverhaltens wurden die Schikanen in der industriellen Praxis bisher in einem iterativen Prozess mit ressourcenintensiven Experimenten ausgelegt.
rechts: Verifikation anhand der Fördergutorientierung (Quelle: Technische Universität München, Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften iwb)
Im Rahmen von PhySiOS wurde das physikbasierte Simulationsverfahren für eine vollständige digitale Auslegung von Ordnungsschikanen für VWF weiterentwickelt. Hierbei wurden neue Methoden zur numerisch präzisen Abbildung von praxisrelevanten Fördergutgeometrien entwickelt und mechanische Modelle zur Berechnung des Bewegungsverhaltens erarbeitet. Um eine reine Verlagerung der iterativen Auslegung von der Werkstatt in den Rechner zu vermeiden, wurde ferner eine simulationsgestützte, automatisierte Gestaltoptimierung von Schikanen geschaffen.
Die Ergebnisse wurden für einen gezielten Transfer von der Wissenschaft in die industrielle Praxis in ein lizenziertes Softwaretool und in eine neue Auslegungsmethodik integriert. Um die technischen und wirtschaftlichen Vorteile der simulationsgestützten Vorgehensweise sowohl auf Seiten der Anlagenhersteller als auch auf Seiten der Anlagenbetreiber zu belegen, wurde diese mit der konventionellen Entwicklung anhand aussagekräftiger Referenzbauteile qualitativ und quantitativ verglichen. Für die Auslegungsdauer können Einsparungen bis zu etwa einem Drittel erreicht werden. Die Leistungsdaten der simulativ ausgelegten Schikanen übertrafen die der konventionellen Lösung um mehr als das Vierfache.
